DE2801475C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Randbeschneidung von Metalldosen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Randbeschneidung von MetalldosenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Randbeschneidung
von durch Ziehen bzw. Drücken hergestellten Metalldosen oder ähnlich3n Gegenständen, wobei
der Rand der Dose od. dgl. nach dem Ziehen unter Drehung der Dosen od. dgl. um ihre Längsachse auf die
vorgesehene Länge zugeschnitten wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung jes Verfahrens mit auf
einem Drehtisch angeordneten Haltevorrichtungen für die Dosen, wobei die Haltevorrir lungen für die Dosen
um eine Achse parallel zur Drehachse des Drehtisches drehend antreibbar sind.
Es ist bekannt, den Rand einer Dose nach dem Ziehen unter Drehung der Dose um ihre Längsachse auf die
vorgesehene Länge mittels mechanischer Werkzeuge, z. B. mittels Schneidrollen auf die vorgesehene Länge
zurückzuschneiden (vgl. USPS 37 5b 1OJ. DE-OS 26 02 262 sowie CH-PS 4 67 117). Ein Hauptnachteil oer
bekannten Lösungen besteht darin, daß beim Schneidvorgang kleine Einkerbungen oder Haarrisse im
Material im Bereich der Schnittstelle auftreten. Diese Kerben und Haarrisse sind sehr problematisch, wenn die
Dosenränder weiteren Verformungen unterworfen werden sollen. Zur Milderung dieser Probleme mußten
bisher Dosenwerkstoffe verwendet werden, die sich durch große Festigkeit und Unempfindlichkeit gegen
über mechanischer Einwirkung auszeichnen. Derartige Werkstoffe sind teuer. Insbesondere schränkt die
Kerbenbildung die Verwendbarkeit von dünnen Blechen für die Herstellung von Dosen od. dgl. ein
Ferner weisen die bisherigen Lösungen zum Zurecht schneiden von Dosenrändern den Nachteil auf. daß es
nur dann erfolgreich anwendbar ist. wenn der Rand eine
bestimmte Breite nicht unterschreitet. Dieser Umstand führt /u einem unnötig großen Verschnitt. Schließlich
wirft die mechanische Randbeschneidung bei unrunden Dosen und insbesondere bei Dosen mit polygonalem
Querschnitt besondere Schwierigkeiten auf.
Schließlich führt das mechanische Schneiden zu verhärteten Rändern, die sich für die anschließende
Verformung nicht besonders eignen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, das bzw. die eine Randbeschneidung
von Dosen od. dgl auch aus dünnem Blechmaterial ohne Bildung von Haarrissen, Einkerbungen etc. im
Randbereich der Dosen erlaubt, wobei zugleich die Verformungseigenschaft der Dosenränder verbessert
sein soll.
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß das Beschneiden mittels eines
Laserstrahls erfolgt.
Bezüglich der Vorrichtung Wird die gestellte Aufgabe
dadurch gelöst, daß die Schneidvorrichtung aus einem einen Dauerstrahl erzeugenden Laser-Generator besteht.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß die Verformungseigenschaften der mittels Laserstrahlen
zurechtgeschnittenen Dosenränder, auch wenn die Dosen aus extrem dünnem Blechmaterial hergestellt
sind, gegenüber den Verformungseigenschaften von mechanisch beschnittenen Dosenrändern erheblich
verbessert sind. Dies ist gerade bei Dosen sehr wichtig, da die Dosenränder gewöhnlich einer anschließenden
Flanschformung unterworfen werden. Durch das Laserschneiden werden die Ränder weich geglüht und sind
dadurch für die anschließende Verformung gut geeignet. Wie oben dargelegt, werdem beim mechanischen
Schneiden die Ra; der dagegen verhärtet, was für die anschließende Verformung nachteilig ist. Da das
Laserschneiden sehr materiaischonend ist. kann auch extrem dünnes Blechmaterial zum Einsatz kommen, was
sich bisher beim Schneider zwischen Schneidmessern leicht verformt hat.
Das Laserschneiden erlaubt auch die Verwendung von Werkstoffen zur Herstellung von Dosen od. dgl.die
im Vergleich zu den bisher verwendeten Werkstoffen anfälliger sein können für die Bildung von Haarrissen.
Einkerbungen etc Beim Laserschneiden entstehen derartige Haarriss«.· oder Einkerbungen nicht.
Eine Laservorrichtung ist im Gegensatz zu mechanischen
Schneidvorrichtungen wartungsfrei. Ferner behindert ein Laser-Generator nicht aen freien Zugang zu
den Haltevorrichtungen für die Dosen.
Vorzugsweise dient als Laser-Generator ein COj-Laser.
Selbstverständlich ist die Verwendung von Lasergeräten für das Schneiden von z. B. Metallrohrwerkstükken
oder anderen Metallwerkstücken an sich nicht neu. Bisher wurde jedoch die Anwendung von Laserstrahlen
für die Verbesserung der Oberflächeneigenschaften und insbesondere der metallurgischen Eigenschaften von
Schnittkanten zwecks Verbesserung ihrer Verformungseigenschaften, insbesondere für eine anschließende
Flanschformung von Blechdosen als Lösungsmöglichkeii
weder in Erwägung gezogen noch vorgeschlagen. Man bediente sich vielmehr bisher einfacher
Schneidrädchen oder anderer mechanischer Schneidvorrichtungen, die die oben genannten Nachteile
aufweisen
Obgleich sich mit intermittierenden Laser-Generato
ren guie Ergebnisse erzielen lassen, werden die besten
Ergebnisse mit kontinuierlich arbeitenden Laser=Gene=
ratoren, speziell mit sog. COj-Lasern erzielt. Es ist dabei
möglich, den Laserstrahl um den Dosenrand herum zu bewegen bzw. zu drehen. Dabei lassen sich mit einem
Laser-Generator vergleichsweise geringer Leistung (425 W) hohe Schnittgeschwindigkeiten von z. B.
0.25 m/s erzielen. Die Schnittgeschwindigkeit kann mit der Laser-Leistung proportional erhöht werden; es ist
dabei möglich, Schnittgeschwindigkeiten von minde-
stens 1.0 m/s und vorzugsweise zwischen 1,5 und 2,0 m/s
zu erzielen.
Es hat sieh erwiesen, daß die für die Gewährleistung
der angestrebten Wirkung des Laser-Generators ausschlaggebende Faktoren lediglich die Fokussierung
des Laserstrahls und seine Kapazität bzw. Leistung sind.
Laser-Generatoren, die den obigen Erfordernissen genügen, lassen sich ohne weiteres an vorhandene
Vorrichtungen zum Zurechtschneiden von Dosen auf die vorgesehene Größe anpassen.
Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Gemäß der Zeichnung ist bei dieser Vorrichtung ein
Drehtisch t mit einer Antriebswelle 2 vorgesehen. Der Drehten 1 trägt eine Anzahl von angetriebenen
Spindeln 3. die jeweils mit Spanneinrichtungen 4 zum Verspannen von gezogenen und gedrückten Dosen 5
versehen sind. Diese Spannungseinnchtungen 4 können aus Magnet- oder Vakuumeinheiten oder beliebigen
anderen, bekannten und geeigneten Vorrichtungen bestehen. Ein COr Laser 6 ist in der eingezeichneten
Stellung der Seitenwand der betreffenden Dosen 5 gegenüberstehend angeordnet, und zwar mit so
geringem Abstand von der Seitenwand, wie dies mit einem ungehinderten, ununterbrochenen Betrieb vereinbar ist.
Der Laser 6 vermag einen kohärenten Strahl mit einer Breite von 0,05 mm erzeugen.
Obgleich nicht dargestellt, sind weiterhin passende Aufsetz- und Abnahmeeinrichtungen zur Anbringung
der Dosen 5 an den Spanneinrichtungen 4 und zum
Abnehmen der Dosen 5 von diesen Einrichtungen nach dem Zurechtschneiden vorgesehen.
Ein einziges Laser-Schneidgerät zur Durchführung des erfindiingsgemäßen Verfahrens wurde zur Bearbeitung des Ausstoßes von fünf Maschinen für die
Herstellung von gezogenen und gedrückten Bierdosen (Durchmesser 6,6 cm) aus unberuhigteni Stahlblech
angeordnet. Die Bearbeitungsvorrichtung war in an sich bekannter Weise mit einer drehbaren Spindel mit an
beiden Enden vorgesehenen Saugnäpfen versehen. Diese Konstruktion eignet sich für das vorübergehende
Verspannen den Dosenböden zur Ermöglichung der Drehung der Dosen 5 um ihre eigenen Achsen als
Verlängerung der jeweiligen Drehspindel. An der Stelle,
an welcher der Dosenrand abgeschnitten werden sollte.
wurde ein Laser-Gerät mit einer Leistung von 425 W
ungeordnet. Die Schnittgeschwindigkeit betrag 0.25 m/s.
Bei einer Bearbeitung von b00 Dosen pro Minuie
• ergaben sich keine besonderen Schwierigkeiten. Bei
dieser Bearbeitungsgeschwindigkeit konnte die Schneidvorrichtung mit der Ausstoßleistung von fünf
Tief/iehmaschinen Schritt halten, wofür bisher fünf
mechanische Schneidvorrichtungen benötigt wurden.
in Der Wartungsaufwand für die Schneidvorrichtung
erwies sich als praktisch vernachlässigbar.
Es wurde ein Vergleich der Verformungscigenschaf ten zwischen 200 Dosen, die auf die erfindungsgemaße
Weise mittels des Laserstrahls zurcchtgeschnitten
ι ■ worden waren, und 200 Dosen durchgeführt, die auf
mechanischem Wege (ebenfalls auf 118 mm Hohe) zurechtgeschnitten worden waren. Zu diesem Zweck
wurden die Dosen verformt. ähnlich wie dies beim
Verschließen der Dosen (mittels einer Verdeckelungs-
-·» maschine) der Fall ist. Es z<. .^te sich, daß die
Verformungseigenschaften der mitr is Laserstrahls zurechtgeschnittenen Dosen gegenüber den mechanisch bearbeiteten Dosen um etwa 30% verbessert
waren.
- > Es .-eigte sich außerdem, daß der Ausschuß bei den
bearbeiteten Dosen aufgrund von eingerissenen Rändern und Verformungen von etwa 5 Ausschußstücken
pro 1000 Dosen auf praktisch Null verringert werden konnte, während gleichzeitig auch der Ausschuß in
i" Form von mangelhaft verschlossenen Dosen drastisch
abnahm. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß diese Zahlen keine Materialfehler oder Risse enthalten, die
vor der Bearbeitung im Material in Höhe der Schnittlinie vorhanden waren. Derartige Fehler der
i'· Schnittstelle lassen sieb jedoch offensichtlich nach der
erfindungsgemäßen Behandlung leichter feststellen, so daß die Aussonderung von fehlerhaften Dosen selektiver und zuverlässiger erfolgen kann.
«ι ten wurde wie folgt ermittelt:
In die zurechtgeschnittenen Dosen wird ein Kegel mit
einem Spitzenwinkel von 75J eingeführt. Dieser Kegel wird sodann mit gleichbleibender Geschwindigkeit in
die jeweilige Dose hineingedrückt, wobei ein Kraft/Ver·
(:> formungs-Diagramm aufgezeichnet wird, bis die Gegen
wirkkraft des Dosenrands abfällt. Dies ist ein An/eichen dafür, daß das Material zu reißen beginnt Der
Bewegungsweg des Kegels stellt dann einen Hinweis auf die Verformungseigenschaften dar.
Claims (3)
1. Verfahren zur Randbeschneidung von durch Ziehen bzw. Drücken hergestellten Metalldosen
oder ähnlichen Gegenständen, wobei der Rand der Dose od. dgl. nach dem Ziehen unter Drehung der
Dose od. dgl. um ihre Längsachse auf die vorgesehene Länge zurückgeschnitten wird, dadurch
gekennzeichnet, daß das Beschneiden mittels eines Laserstrahls erfolgt
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit auf einem Drehtisch angeordneten
Haltevorrichtungen für die Dosen, wobei die Haltevorrichtungen für die Dosen um eine Achse
parallel zur Drehachse des Drehtisches drehend antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schneidvorrichtung aus einem einen Dauerstrahl erzeugenden Laser-Generator (6) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet,
üaß als Laser-Generator (6) ein CO:-Laser dient.
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